2022年9月我国相继发生2次6级以上强震,即2022年9月5日四川泸定MS 6.8地震和9月18日台湾花莲MS 6.9地震。此次泸定地震发生在四川省甘孜藏族自治州泸定县,震源深度16 km,花莲地震震中位于台湾省花莲县,震源深度10 km。2次地震均为浅源地震,震级大,震感范围较大,破坏性较强,震中区域建筑、道路等出现损毁,且造成一定人员伤亡,给两地社会发展和人民生命财产安全带来一定影响。从震害分布、建筑物破坏情况、次生灾害等方面,对2次不同区域、不同构造背景下发生的时间相近、震级相近的地震震害进行对比,分析2次地震事件的灾害特征、震害引发原因及灾害差异原因,为今后防震减灾工作提供科学依据和实践经验。
1 地震概况 1.1 泸定地震 1.1.1 发震构造此次泸定MS 6.8地震发震构造为鲜水河断裂南东段,即磨西断裂(李传有等,2022;郑荣荧等,2022)。该断裂为大陆内部巴颜喀拉地块和川滇地块相对运动的结果,断层运动以左旋走滑为主。地震导致贡嘎山山体隆升和形变。余震分布时空演化进一步揭示,以磨西断裂二台子—新民乡段为主震破裂段的运动导致了此次地震的发生,并触发了震中以北南门关—两河口段断裂的活动。此次泸定MS 6.8地震是一次主震破裂段发动、其后全段参与的较为复杂的事件,初步震源机制解显示为走滑型破裂(易桂喜等,2023)。
1.1.2 地震序列2022年9月5日12时52分,四川省甘孜州泸定县磨西镇发生MS 6.8地震(29.59°N,102.08°E),震源深度16 km。主震后余震多发,且集中分布在雅安市石棉县,整体看,余震序列由主震震中泸定县摩西镇向南发展,沿鲜水河断裂分布,反映了主震由北向南的破裂方向。相比历史震例,此次泸定MS 6.8地震序列余震较少,震级偏小。
1.2 花莲地震 1.2.1 发震构造2022年9月,台东县和花莲县短时间内连续发生2次6级以上强震,震中均位于台湾省东部纵谷断裂带中央山脉边界断裂上(该断裂由菲律宾板块与欧亚板块挤压碰撞所致,以左旋走滑为主)。此次花莲MS 6.9地震为水平错动型地震,兼有一定垂直(逆)分量(黄少华等,2023),地震导致中央山脉小幅抬升。
1.2.2 地震序列2022年9月17日21时41分,我国台湾台东县关山镇发生MS 6.5地震(23.05°N,121.21°E),震源深度10 km,全岛均有震感。9月18日14时44分,花莲县再次发生MS 6.9地震(23.15°N,121.30°E),震源深度10 km。2次地震震中相距约14 km,是同一区域的震群活动,分析认为,MS 6.5地震为前震,MS 6.9地震为主震,17日—18日发生余震90多次。
据中国地震台网速报目录,此次花莲MS 6.9地震震中周边200 km内近5年来3级以上地震共305次,仅2022年已发生4次6级以上地震。
2 地震破坏情况 2.1 泸定MS 6.8地震此次泸定MS 6.8地震最高烈度为Ⅸ度。Ⅵ度区及以上面积约19 089 km2,共涉及四川省3个市州12个县(市、区)82个乡镇(街道),其中Ⅸ度区面积约280 km2,等震线长轴呈NW走向,长轴约195 km,短轴约112 km(中华人民共和国应急管理部,2022)。
2.1.1 人员伤亡截至2022年9月11日17时,地震造成93人遇难,25人失联,约92%的遇难人员所在位置集中分布在Ⅷ度和Ⅸ度区(张翼等,2023)。
2.1.2 建筑损坏地震造成大量交通、通信、电力及建筑等基础设施损坏,其中房屋垮塌415间,严重损坏5 566间,一般损坏19 890间,多数毁坏及严重破坏房屋集中分布在Ⅷ度和Ⅸ度区。
据调查,当地抗震设防水平较高,其中:1990—2001年,抗震设防对应烈度为Ⅷ度;2001—2015年,抗震设防对应烈度为Ⅷ度(0.20g);2015年至今,抗震设防对应烈度为Ⅷ度(0.30g)。根据建筑抗震设防要求,8度设防区建筑物在遭受Ⅸ度地震烈度影响时不应出现倒塌。然而,城乡构筑物抗震能力存在显著差异,其中震区新建建筑物,尤其是医院、学校等抗震性能较好,而农村砖木、石木结构等自建房屋未经抗震设计或加固,加之地形效应,加重了房屋损毁程度,导致震害较重。震区地形复杂,山高谷深,位于陡坡和山谷地区的房屋,其地基稳定性面临严峻考验,易于失效,从而进一步加剧地震对房屋结构的损毁程度。此外,山谷地区存在场地放大效应,也是震害加剧的原因之一。
2.1.3 地震地质灾害强震会诱发崩塌、滑坡等地质灾害,调研发现,此次泸定地震触发大量地质灾害,造成交通、电力、通讯中断,滚石、崩塌和滑坡等现象普遍,新增灾害点565处,其中68%的灾害点分布在Ⅷ度和Ⅸ度区。
随着我国城乡建筑物抗震能力不断提升,强震触发的地质灾害所致人员遇难比例不断增加。据统计,此次地震中因山体崩塌掩埋、落石击中或击垮房屋等致死81人,占遇难人数的83.5%;因房屋倒塌致死14人,占遇难人数的14.4%(李亦纲等,2023)。
2.2 花莲MS 6.9地震此次花莲MS 6.9地震造成台湾岛震感强烈(USGS,2022),福建、广东、江苏、上海等沿海地区震感明显。据中国台湾气象部门发布的信息,台东县池上乡、花莲县玉里镇在此次花莲地震中受影响最大,地震强度台东池上最大,达6度强,花莲玉里地震强度达6度弱。
2.2.1 人员伤亡截至2022年9月21日,地震共造成1人遇难(水泥厂工人在地震时拆卸集尘器被压伤,后伤重不治身亡)、171人受伤(苏亦瑜,2022)。
2.2.2 建筑损坏地震导致花莲县部分建筑物受损,其中玉里镇中山路1栋3层楼民宅超商建筑物全倒,玉里镇春日小学1栋2层楼建筑物倒塌,玉里镇酸柑34号水泥厂有设施设备倒塌,玉里镇天宣道院建物1楼损坏,桃园八德运动中心羽毛球场馆天花板严重崩塌掉落。
地震导致花莲高寮大桥、仑天大桥及玉里大桥桥梁断裂,富里乡东里火车站月台倒塌,月台雨棚掉落,撞击致列车发生倾斜,台东台9线公路部分路段坍方、台11线公路嘉平5号桥伸缩缝龟裂。
2.2.3 地震地质灾害成功镇橘子山坍方,有车辆被掩埋,赤科山和六十石山因崩塌导致道路中断,有旅客因此受困,台交通部门表示,受地震影响,公路灾阻路段1处,为台30线32.5K路面龟裂且有下陷落差。
3 震害差异分析通常震源越浅,地震波到达地面时的振幅越大,导致的地面震动越强烈,建筑物受冲击力越大。此次泸定地震和花莲地震均为浅源地震,震级仅相差0.1,据里氏震级对数特性,MS 6.9地震释放的能量约为MS 6.8地震的1.4倍,理论上花莲地震造成的断层破裂更大、能量释放更多,实际上其震害受灾范围、财产损失、人员伤亡等均小于泸定地震。这是因为,泸定地震震中所在的四川甘孜藏族自治州泸定县地形地貌特征复杂特殊,山体结构破碎,地质灾害较为发育,强震引发的次生灾害,如山体滑坡、崩塌、泥石流等较为严重,加之农村房屋抗震设防能力不强,故导致此次地震震害规模较大;花莲地震发生在中国台湾地区,虽地处地震活跃带,但当地抗震设防标准较高,建筑物抗震能力相对较强,震中附近人口密度不高,且当地地震频发,民众自我保护意识较强,因此震害规模相对较小。
3.1 发震构造背景(1) 泸定地震。此次地震为内陆地震,发震断裂为鲜水河断裂带南东段的磨西断裂(肖瑞卿等,2023),地震导致贡嘎山山体隆升和形变。鲜水河断裂位于巴颜喀拉地块与川滇地块之间的压性—左旋剪切位移边界,其控制了川滇地块相对巴颜喀拉地块向SE的水平运动。巴颜喀拉地块与川滇地块的相对运动导致块体边界断裂带上多次发生7级以上地震。
(2) 花莲地震。我国台湾位于世界强震发生频繁的环太平洋地震带,是欧亚板块与菲律宾板块碰撞形成的大陆边缘岛屿,且至今仍在不断隆升。花莲地震发生在大陆与大洋交界处的中央山脉东边界断裂上,该断裂由菲律宾板块与欧亚板块挤压碰撞所致,以左旋走滑运动为主。
3.2 地表概况(1) 泸定地震。震中所在地区地形复杂,山体结构破碎,强震触发地质灾害严重(陈桂华等,2011)。当地最高峰贡嘎山与东坡的大渡河谷地水平间隔仅约30 km,而相对高差达6 000多米,罕见的垂直落差是地壳运动巨大力量的集中体现,由于特殊的地质地貌条件,泸定和石棉两地地质灾害隐患点多且面广,在地震及降雨作用下引发大规模滑坡、崩塌、泥石流及落石、滚石等次生灾害,造成重大人员伤亡和财产损失以及基础设施损毁。
此次泸定地震触发多次地质灾害,造成多处交通、电力、通讯中断,高山峡谷地区人员居住分散,形成多处救援“孤岛”,给救援排查、群众转移和救灾物资投送等增加了困难。
(2) 花莲地震。花莲县位于欧亚板块与菲律宾海板块的交界地带,此板块碰撞边界是环太平洋地震带的一部分,是全球最活跃的地震区域之一。地震发生地附近地质结构复杂,地壳运动活跃,地震活动性较高。花莲县境内地形多样,西临中央山脉,东濒太平洋,内部包含山地、丘陵和平原等多种地貌单元,靠近海岸的部分区域可能存在地质不稳定地带和潜在的地质灾害风险,如山体滑坡、泥石流和砂土液化现象。花莲MS 6.9地震震中靠近台东县,震中5 km范围内平均海拔约999 m,人口密度不大,山体塌方和崩塌导致道路中断等地质灾害未造成人员死亡。
3.3 人文和经济发展(1) 泸定地震。作为多民族聚居县,泸定县人口相对稠密且文化程度相对较高、经济发展较快,截至2022年,常住人口约8.48万人,占地面积约2 165 km2,人口密度约39人/km2。此次地震震中5 km范围内平均海拔约2 684 m,震中距泸定县磨西镇约7 km,磨西镇总人口约0.69万人,人口密度约22人/km2,属人口稀少区。四川省地震局依据移动人口大数据分析,震中20 km范围内人口数约3.9万,50 km范围内约33万,100 km范围内约155万(叶燕等,2022)。
泸定地震震区地形地貌特殊,地质灾害较为发育,人口密度高于甘孜藏族自治州其他地区,且农村房屋抗震设防能力不强等,造成出现较大人员伤亡。
(2) 花莲地震。花莲县位于台湾岛东部海岸的狭长地带,东边濒临太平洋,西部为中央山脉,县境东西宽仅27—43 km,南北达142 km,面积约4 628.57 km2,人口约34.53万(2006年),人口密度约75人/km2。人口聚集在县城及周边乡镇,如玉里镇、光复乡、凤林镇、吉安乡等地。花莲地震震中5 km范围内平均海拔约999 m,震中距花莲富里乡约5 km、距台东县成功镇约6 km、距池上乡约11 km、距关山镇约18 km、距东河乡约20 km,距台东县约47 km,距花莲县约99 km。震中5 km范围内人口约1.0万,20 km内约6.0万,50 km内约17万,100 km范围内人口约270万。
3.4 房屋建设水平泸定地震烈度高、破坏重、损失大,地震最高烈度达Ⅸ度。相比近年来类似地区、相近震级的地震,在极震区面积、伤亡人数、房屋受损、基础设施损毁方面,均超出较多。建筑物抗震能力差异是震害加剧的重要原因,震区新建建筑物,尤其是医院、学校等抗震性能较好,但农村砖木、石木结构等自建房屋抗震强度不大。震区地形复杂,山高谷深,位于陡坡和山谷地区的房屋地基失效加重了破坏力,地形效应也加重了房屋破坏程度,此外山谷地区存在场地放大效应,也是震害加剧的原因之一。而花莲地震发生在中国台湾地区,尽管台湾也处于地震活跃带,但当地抗震设防标准较高,建筑物抗震能力相对较强,因此可能在同等震级下,震害规模相对较小。
4 启示与建议基本同时段发生的泸定MS 6.8地震与花莲MS 6.9地震,地理位置不同,地质构造环境不同,但均给当地造成较大损失,深入探讨2次地震的不同震害特征,可为防震减灾政策制定、城市规划和建筑设计提供科学依据和改进方向。
提高地震灾害防御能力,需加强基础设施韧性建设,如桥梁、道路、供水系统和电力等关键基础设施的抗震性能需要加强,确保震后尽快恢复基本生活服务和社会秩序。通过对2次地震震害进行分析,深刻认识到建筑物抗震设计的重要性。泸定地震揭示了在复杂地形和地质条件下,建筑物需遵循更严格且适应当地特点的抗震设计规范,特别是在山区,建筑物应考虑场地效应和潜在的地质灾害风险。花莲地震所在位置地处环太平洋地震带,地质构造复杂,部分地区存在砂土层,尤其是沿海平原地带或河流冲积扇区域,这些地方可能会出现砂土液化现象。花莲地震是水平错动型地震,兼有一定垂直(逆)分量,要求建筑物必须能够抵抗水平和垂直方向的强烈震动。
泸定地震引发的大范围地质灾害提示,需加强地震触发滑坡、崩塌等地质灾害的风险评估与预防措施,加强地质灾害防治措施。花莲地震也暴露出相关风险,包括山体滑坡和土壤液化等次生灾害,表明了提前识别易受灾地点并采取针对性防护措施的必要性。利用现代科技手段,如遥感、GIS等技术,对地震区地质环境进行动态监测和数据分析,以便更加精准地预测和防范地震及其衍生灾害。
在2次地震中,均可见到公民防灾减灾意识和自救互救能力的重要性,应加大地震科普宣传力度,增强公众震时逃生避险应对能力。政府应继续提升地震预警系统的准确性和效率,及时启动应急预案,减少人员伤亡。要加大各级政府和社区的应急演练力度,提高灾后快速反应与救援能力。
通过对2次地震震害的对比分析,可知无论是在内陆还是沿海地区,提高地震灾害防御能力均需要各层面综合施策,既要注重工程技术的提高与应用,也要加强政策法规、技术发展、预警预报和群众教育等方面的协同推进。
陈桂华, 闵伟, 宋方敏, 等. 从1786年磨西地震看地震地表破裂带在不同地貌区的保存[J]. 地震地质, 2011, 33(4): 804-817. DOI:10.3969/j.issn.0253-4967.2011.04.006 |
黄少华, 万永革, 冯淦, 等. 2022年9月17日中国台湾地震序列的触发机制及其动力学成因[J]. 地质力学学报, 2023, 29(5): 674-684. |
李传友, 孙凯, 马骏, 等. 四川泸定6.8级地震-鲜水河断裂带磨西段局部发起、全段参与的一次复杂事件[J]. 地震地质, 2022, 44(6): 1648-1666. DOI:10.3969/j.issn.0253-4967.2022.06.017 |
李亦纲, 高博伟, 代博洋, 等. 泸定6.8级地震引发地质灾害的特点及防范应对措施分析[J]. 中国应急救援, 2023(1): 14-17. |
苏亦瑜. 台湾地震已致1死146伤赤科山、六十石山仍多人受困[EP/OL]. (2022-09-19). http://news.china.com.cn/2022-09/19/content-78427398.htm.
|
肖瑞卿, 匡野, 刘文涛, 等. 燕子沟—磨西镇区域磨西断裂综合探测[J]. 地震地磁观测与研究, 2023, 44(Z1): 35-37. |
叶燕, 闫晓峰. 泸定发生6.8级地震, 震中20公里范围内人口数约3.9万[EP/OL]. (2022-09-05). https://www.163.com/dy/article/HGGQLN2905149273.html.
|
易桂喜, 龙锋, 梁明剑, 等. 2022年9月5日四川泸定MS 6.8地震序列发震构造[J]. 地球物理学报, 2023, 66(4): 1363-1384. |
张翼, 宴金旭, 赵雪慧, 等. 四川泸定MS 6.8地震灾害主要特征分析[J]. 中国地震, 2023, 39(1): 1-20. |
郑荣荧, 余中元, 陈柏旭, 等. 2022年泸定MS 6.8地震发震断裂的浅表结构[J]. 防灾科技学院学报, 2022, 24(4): 67-74. |
中华人民共和国应急管理部. 四川泸定6.8级地震烈度图[EP/OL]. (2022-09-11). https://www.mem.gov.cn/xw/yjglbgzdt/202209/t20220911_422190.shtml.
|
USGS. M 6.9-90 km E of Yujing, Taiwan[EP/OL]. (2022-09-18). https://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eventpage/us7000i90q/shakemap/intensity. [2022-09-18].
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